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大氣微量氣體

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大氣中含量很微小的氣體組分,即除氮、氧和惰性氣體以外的其他氣體組分。它們的濃度大多低於100微克/米3。

1簡介

大氣中含量很微小的氣體組分,指除氮、氧和惰性氣體以外的其他氣體組分,它們的濃度大多低於 100微克/米3。   對流層大氣中,氧和氮是主要的氣體組分,惰性氣體氬-40、氖、氦-4、氪和氙也有相當的含量,這是大氣長期演化過程的結果(見地球大氣演化),它們在大氣中存在的時間很長,存在時間最短的氦-4,至少也有一百萬年,因此可以認為在相當長的時間內它們的含量是不變的。與之相反,大氣微量氣體如氮氧化物、碳氧化物、氯化物和硫化物等,都參與了周期相當短的化學循環,它們的滯留期從幾十年到幾天,甚至時間更短。已發現的大氣微量氣體有二十多種,其中濃度最小的是氡,它在空氣中的混合比(按體積計算)為6×10-20。隨著分析技術的發展,預期還會發現更多的微量氣體。   大氣是一個動態體系,微量氣體通過與海洋、土壤和生物體系進行交換,構成了包括物理過程和化學過程在內的氣體循環。由於大氣自身的化學反應、生物活動、火山噴發、放射性蛻變和人類的工農業生產所產生的氣體,也往往因大氣中的化學反應、生物活動、物理過程(如微粒形成)和海洋的攝取或沉積而被除去。因此氣體的循環不限於大氣圈,它還涉及水圈、生物圈、岩石圈甚至地球的深層。這些天然的化學循環對人類活動所引起的擾動特別敏感,已日益受到重視。   

2大氣循環

硫循環
大氣中的硫主要以二氧化硫和硫化氫的形式存在。它們容易被雨水洗脫或者被氧化,所以濃度都比較低。大氣中的二氧化硫來源於高硫燃料的燃燒,另外,厭氧菌在對有機物的腐爛過程中產生的硫化氫也能被氧化成二氧化硫。由二氧化硫氧化而生成的硫酸是特別有害的污染物。硫化物氣體在大氣中的消除過程主要是大氣的沉降作用(包括降水或通過化學反應生成氣溶膠粒子后沉降)。植物和土壤也會吸收一部分硫化物氣體。
氯循環
大氣中氯的天然來源主要是地表氯化物氣溶膠,它被酸化時釋放出鹽酸,後者易被雨水沖洗而減少,人類活動向大氣釋放的四氯化碳、氟利昂 (CCl3F、CCl2F2)和氯仿(CHCL3)等,也不斷增加,它們不溶於水,故不受雨水沖洗,而容易向平流層擴散,滯留期可達數十年之久。在平流層中,它們可被光解而釋放活化氯原子,影響臭氧的化學循環。研究表明,對這些碳氯化合物若不加以控制,將導致平流層臭氧濃度的減少。

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